基于泛在电力物联网架构的智能电量计量终端设计

基于泛在电力物联网架构的智能电量计量终端设计

丁雪松

内蒙古超高压供电公司 内蒙古呼和浩特 010000

摘要：电网状态全感知的目标意味着物联网技术在电网的广泛应用，大量物联网终端将通过传感技术、通信技术和计算机技术接入网络。然而，电力物联网技术是现代一种安全工器具的管理方法，为有效实现电力设备的在线监测，应积极开展探究，基于电力物联网技术把握电力设备在线监测方法要点，分析在变电站设备状态监测以及巡检管理中的具体应用，旨在进一步促进电力物联网技术的发展，推动电力设备在线监测的合理实现，保证电力系统健康、平稳地运行。

关键词：电力物联网；智能电量计量；终端设计

引言

随着我国社会经济的快速发展，电力服务需求逐渐增加，分布式发电设备与电网结构得到快速发展。传统电网形态已无法满足当前社会的发展需要。近年来，5G通信技术在各大领域得到广泛推广，为电网运营模式和功能提供了新的发展方向。结合电力通信技术，将电力系统与泛在电力物联网相结合，成为电力系统发展的重要趋势。将探讨基于泛在电力物联网架构的智能电量计量终端设计，以提高电力服务质量，扩大服务范围，为电力行业的发展提供新思路。

1基于电力物联网技术的电力设备在线监测方法要点

1.1合理构建通信网络拓扑结构

利用电力物联网技术实现电力设备在线监测，应当合理构建通信网络拓扑结构。通常情况下，按照变电站电力设备状态监测的需求以及物联网的应用特点，可设计电力通信设备通信网络拓扑结构。借助物联网技术有效连接电力设备之间的通信，有效进行信息传递、路由与控制等功能。在该结构中，由传感器网络负责开展信息采集，经过网络层对实时数据的汇总，并连通上下层通信网，最后与应用层和感知层进行通信。

1.2实现电力设备在线监测功能

要想进一步提升电力设备在线监测数据质量和效果，应当运用异常数据的辨识方法。如引进横向相似性方法进行分析，通过采用相邻采样点的负荷变化率作为衡量指标。比如，相邻时刻的正常负荷变化率应在某个范围之内，如发现不在正常范围内，表示存在异常数据点。采集实时数据，对采样点负荷变化率进行统计，将其最大值和最小值作为正常范围，当数据不在该范围则可判断为异常数据点，按照异常点前后数据变化率的均值进行修正，有效实现对电力设备的在线监测。

2电力电气自动化设备物联网在线监测系统现状

2.1设备监测通信网络拓扑结构

该物联网在线监测系统在设计过程中，由于一级设备通常处理突发事故能力和数据处理能力较差且无法细化分配业务信道，三级设备的网络协议配置比较复杂且协议渗透性一般，而二级网络则可以有效过滤监测信息，防止广播域过大造成泛滥等情况，因此，现有物联网在线监测网络拓扑采用的是环型拓扑结构。整个网络架构主要由2个集中节点构成。中央节点负责管理和控制网络的流量，并负责转发主要IED之间的通信。交换机之间的信息流动是单向的，并且在2个主要IED之间只有一个逻辑链接。当物理连接发生故障时，交换机会使用RSTP协议重新计算路径。

2.2电力设备在线监测

根据网络结构获取电力设备的在线监测数据，并采用横向相似性方法来识别异常数据点。算法流程如图2所示。具体而言，先计算相邻时刻负荷变化率，然后与预先设定的正常范围进行比较。如果某个时刻的负荷变化率超出正常范围，就可以将该数据点标记为异常。采用横向相似性方法能够快速、准确地辨识出异常数据点，从而实时监测电力设备的状态，有助于及时发现设备故障、异常行为或其他问题，以便采取相应措施进行修复或调整，提升电力设备在线监测的效果和可靠性。在异常数据判断方面，如果某个采样点的负荷变化率在正常范围内，可将其视为正常数据点；如果负荷变化率超出正常范围，就判断该数据点为异常数据点。

3电力物联网架构的智能电量计量终端设计策略

3.1硬件设计

（1）传感器模块：在我国的智能设备中发挥着至关重要的作用。选用高精度、低漂移的传感器，能够确保电量计量数据的准确性，为用户提供更为可靠的使用体验。首先，高精度传感器能够实时监测电量使用情况，精确反映电池容量变化。在智能手机、智能手表等各类智能设备中，电量监测是一项基本功能。通过高精度传感器，设备能够准确预测电池剩余电量，为用户提供合理的用电建议，避免电量耗尽导致的设备关机。其次，低漂移传感器能够在各种环境下保持稳定的数据输出，适应各种复杂场景。在温度、湿度、气压等因素变化的情况下，低漂移传感器能够有效抵消这些影响，确保电量计量数据的准确性。这对于户外工作者、旅行者等用户群体尤为重要，因为他们常常需要在恶劣环境下使用智能设备。（2）微处理器：随着科技的不断进步，微处理器的发展趋势高性能、低功耗方向发展。选用高性能、低功耗的微处理器，不仅可以提高数据处理的速度和准确性，还能降低能耗，实现绿色环保。首先，高性能的微处理器能够快速地处理大量数据，提高计算机系统的运行效率。在现今信息时代，数据量呈现出爆炸式增长，对计算机的处理能力提出了更高的要求。高性能微处理器具有更高的运算速度和更大的存储容量，能够满足各种复杂计算任务的需求，为科学研究、工程计算、图像识别等领域提供强大的支持。其次，低功耗的微处理器在性能提升的同时，降低了能耗，有利于实现绿色计算。随着人们对环保意识的逐渐增强，节能减排成为社会关注的热点。低功耗微处理器通过采用先进的技术和设计理念，降低了能源消耗，减少了散热问题，使计算机系统更加稳定可靠。

3.2软件设计

（1）数据处理：在收集到电量数据后，我们需要对这些数据进行处理和分析。首先，通过算法对原始数据进行清洗，剔除异常值和噪声，得到准确的电量数据。接下来，通过对数据进行统计分析，可以得到电量的实时状态，如电池的充放电状态、电池的健康状态等。此外，还可以通过数据挖掘技术，发现电量变化的规律，为后续的预测和优化提供依据。（2）远程通信：通过通信模块将数据传输至远程服务器，实现实时监控和数据分析。随着科技的发展，远程通信技术在我国各个领域得到了广泛的应用，如智能家居、工业自动化、医疗保健等。本文将探讨远程通信技术在多个场景下的应用及其优势。

3.3安全设计

（1）发展安全可靠的通信协议。

针对现有通信协议存在的安全隐患，未来应加大对通信协议安全性的研究与设计，从源头上保障数据传输的安全性。例如，可以采用安全协议如SSL/TLS，对通信双方的数据传输进行加密保护，防止数据泄露。（2）推广量子安全通信技术。随着量子计算机技术的发展，传统加密算法面临巨大挑战。为应对这一问题，应加大对量子安全通信技术的研究与推广。例如，量子密钥分发技术可以实现密钥的无条件安全传输，有效抵御量子计算机攻击。

结语

对基于泛在电力物联网架构的智能电量计量终端设计进行了深入探讨。通过分析泛在电力物联网的概念、架构以及设计策略，为电力行业的发展提供了新思路。未来，随着泛在电力物联网技术的不断发展和完善，智能电量计量终端将在电力系统中发挥越来越重要的作用，进一步提升电力服务质量，扩大服务范围。

参考文献

[1]尚博祥,殷博,郭晓艳等.电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用研究[J].电气自动化,2021,43(06):67-70.

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[3]许跃,骆娟.电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用[J].数字技术与应用,2020,37(12):36+38.